[发明专利]基于WDM的IGBT门极驱动单元的激光供能与通信方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子领域，尤其是一种基于波分复用器WDM（Wavelength Division Multiplexing）的绝缘栅双极晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）门极驱动单元GDU（Gate Drive Unit）的激光供能与通信方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电压越来越高。如高压逆变器、高压静止无功发生器和柔性直流输电系统。在这些应用中，电压通常高达数十千甚至数十万伏，通过机械开关高频率的投切电气设备，非常难以实现。

IGBT控制电路相对简单、工作频率高、容量大，非常合适对大功率的开关电源进行控制。实现控制IGBT的门极驱动单元直接和IGBT相连，通过对IGBT栅极的控制，使IGBT开通和关断动作的控制，从而实现装置的功率变换功能。

但是，直接与IGBT相连的门极驱动单元缺少工作电源，为了实现IGBT的高压应用，必须给门极驱动单元提供稳定可靠的工作电源，现有的一些供能方式存在如功率不够、存在安全隐患的问题。工作电源的获取已经成为IGBT稳定运行的关键问题。

发明内容

发明目的：一个目的是提供一种基于WDM的IGBT门极驱动单元的激光供能与通信方法，以解决现有技术的至少部分问题。

技术方案：一种基于WDM的IGBT门极驱动单元的激光供能与通信方法，包括如下步骤：

由半导体激光器发出不同波长的激光，其中一束用于传输能量，一束用于传输控制信号；

上述激光经波分复用器WDM后进入光纤；

通过解复用器将上述激光解复用，分成两路：

一路激光送入光伏电池，经变换后为GDU提供工作电源；

一路激光经光探测器解调出控制信号，并送入GDU。

进一步地，本发明还提供了一种基于WDM的IGBT门极驱动单元的激光供能与通信系统，包括用于产生至少两束不同波长激光的激光器，用于将所述不同波长的激光进行复用的复用器，用于在高压侧将激光解复用的解复用器，用于将一路激光转变成电能的光伏电池，以及用于将另一路激光解调的光探测器。

有益效果：本发明将控制信息和能量通过光纤传输，使IGBT的门极驱动单元既获得控制信号又取得工作电源，实现了真正的强弱电隔离；使IGBT串联阀体在高压下获得实际应用。

附图说明

图1是本发明的原理图。

图2为阀控单元与门极驱动单元的连接示意图。

图3为本发明光探测器的原理图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明包括顺次相连激光器、WDM、高压光纤、DWDM、光电探测器、差分比较电路、光伏电池、 GDU 和IGBT。

激光器发出980nm和1550nm的光波，两种不同波长的光波通过波分复用器后进入高压光纤，980nm光波传输能量，1550nm受电信号调制传输控制信号。

在高压侧先通过解复用器解复用，分成两路，980nm的光波进入光伏电池转换为电能量，1550nm的光波通过光探测器解调出控制电信号，显示能量和信号的同时传输，保证门极驱动单元的正常工作。

总之，本发明利用半导体激光器发出不同波长的激光，再通过波分复用，分别传送能量和数据，在门极驱动单元使用光电池存储能量，再经过变换提供GDU所属的工作能源。同时将另一波长的携带的数据信号解调出来，控制GDU，相对现有技术，功能简单方便可靠，绝缘性好，真正实现了强弱电隔离。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。